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背侧椎板切除术和胸腰椎半椎板切除术的三维模型和影像学研究

介绍
椎间盘突出是兽医临床实践中最常见的神经问题之一。此前,已经发表了许多关于解决犬胸腰椎间盘突出症中各种骨科病理的手术方法的描述,例如背侧椎板切除术(DL)和半椎板切除术(HL),以去除突出的椎间盘材料1。

三维 (3D) 打印技术能够使制造过程成为高度可重复且一致的过程,从而实现更有效的临床和更好的患者治疗效果2。此外,该技术还可以改进术前计划、设计定制手术工具和特定植入物、练习和探索各种手术方法3。

3D 打印在设计和制造领域的兴起是先驱者愿景和实施的产物,他们将其变为现实,其潜力及其在航空、工程、建筑、制药等几乎所有制造和定制领域的应用呈指数级发展。 ,和医学4。正是在这个领域,已经创建了用于脊柱手术的教育性且可免费获取的材料5。

因此,近几十年来,3D打印在脊柱手术中的应用迅速增长,证明了其在微创方法中的有效性。这项技术在脊柱手术中有许多实际用途。考虑到这些因素,解剖模型提供了特定手术解剖结构的视觉和触觉,用于手术计划、患者咨询以及手术教育和培训6。

方法
该研究是在巴西里奥布兰科 (AC) 的阿克里联邦大学进行的,由于没有使用活体动物进行实验,因此没有提交给动物使用伦理委员会。

中型犬脊柱的数字文件是复制椎管手术入路解剖模型的原材料,是该大学 3D 教育技术实验室的财产,也是其数字图像集的一部分。

遵循所有修改的建议7使用免费软件 Autodesk? MeshmixerTM,版本 3.5.474(Autodesk Inc,美国加利福尼亚州,2017 年)完成数字文件的修改、复制和操作。最初从完整犬脊柱的扩展名为.obj的原始数字文件中获得了脊柱的胸椎部分(TPS)和脊柱的腰部部分(LPS),并以相同的.obj扩展名独立保存。

在每个脊柱部分的每个数字文件中,按照作者详细的技术指示复制了 DL 和 HL8,9。因此,在每次重复的访问中,所建立的测量和建议都得到了准确的维护。

在TPS中,由于原始文件的错误,只能获得五块椎骨。DL 是在第一和第二椎骨之间进行的,HL 是在第三和第四椎骨之间进行的,位于棘突的左侧。

LPS 具有七个完整的犬齿特征椎骨,并且在背侧棘突左侧的第二和第三椎骨(DL)之间以及第五和第六椎骨(HL)之间复制手术方法。

在获得每个解剖部分的手术入路的复制品后,每个模型都在使用专有软件的GT Max3D 三维打印机型号 H4(GT Max3D ? ,巴西)中用聚乳酸 (PLA) 丝进行打印,并且 3D 打印技术熔融沉积建模(FDM)。

从获得的每个椎管手术入路解剖模型 (AMSCSA) 中,从三个不同的放射线投影:背腹侧 (DV)、腹背侧 (VD) 和外侧 (LL) 拍摄 X 光片;在 ECORAY 品牌数字 X 射线机型号 ULTRA 100 HF(ECORAY ?,韩国)中,以 60 kv 的辐射强度和 3.2 mAs 的曝光时间进行曝光。RadiAnt DICOM Viewer 软件(Medixant ?,波兰)用于可视化数字射线照相图像。

结果
每个 AMSCSA 的具体形态结构都是完全可见和可区分的。因此,可以容易地观察到各椎骨的横突、棘突、关节突、椎体以及椎孔。

TPS的解剖模型长约14厘米,根据查阅的文献,DL被表示为背侧和头尾投影中的矩形开口,长15毫米,宽10毫米,获得了进入髓管并使其暴露以进行手术操作。按照通路的建议,颅骨和尾椎的背板被切除。就颅椎而言,椎板的移除部分包含整个棘突,与为手术进入提供正确形状而被移除的棘突相同。从尾椎抽出的刀片部分很小,包围了整个颅关节突,但并没有影响这部分的棘突(图。1)。

根据TPS解剖模型制作的HL位于棘突左侧,形状也为矩形,颅尾投影长度和宽度分别为20毫米和5毫米。该通道可以清晰地看到椎管。通过所形成的开口的背外侧位置,通路与椎间孔连通。

在 LPS 解剖模型中,髓质手术入路具有以下特点:DL 在 L2 和 L3 椎骨之间的背侧复制,呈矩形,具有清晰的颅尾投影,长 21 毫米,长 11 毫米宽且深,足以进入髓管。当去除腰椎背侧椎板时,在 L2 中,去除的碎片与棘突的尾部三分之一一致,而在 L3 中,提取的碎片几乎有一半的棘突颅骨部分(图2)。

LPS 的 HL 在棘突左侧的 L5 和 L7 之间进行。它有一个放大的矩形头尾投影,长 25 毫米,宽 10 毫米。该通道干净且轮廓清晰,髓管完全可视化。在 L5,移除的椎板部分涵盖整个左尾关节突。另一方面,在 L6 处,一半的颅骨关节突被切除。

从 AMSCSA 获得的射线照片显示了射线照相研究的特征放射密度。就TPS模型而言,三个标准化投影清楚地显示了典型的解剖结构;LL 投影中的棘突和椎体都清晰可见。在 DV 和 VD 投影中,它们清楚地显示了小的外侧棘突。

在复制手术方法的情况下,在 TPS 中,DL 在所有三个投影中都完全可见,并且在前两个椎骨之间的 DV 和 VD 投影中,其所描述的矩形形状是可区分的。在 LL 投影中,椎板切除术的特点是完全没有第一椎骨的棘突以及通路的颅侧和尾侧限制,这些边界被认为是直形截面

LPS 中进行的 HL 位于左侧第三和第四椎骨之间。在DV投影中,复制通道的颅骨和尾骨边界清晰可见,但侧边界不可见;左侧边界因与椎间孔的连续性而消失,右侧边界因各自棘突的叠加而消失。

在VD投影中,左颅骨、尾骨和侧向边界非常明显,但右边界由于与椎间孔的连续性而没有出现。在 LL 图像中,手术通道的可视化更加困难;颅骨边界笔直且轮廓分明;然而,尾部边界需要更详细的观察才能区分

LPS 的 AMSCSA 在其三个射线照相投影中清楚地显示了椎管的每种手术入路,具有特征性的矩形形状、清晰且清晰的边界,在射线照相图像上具有良好的区分性。

讨论
如图所示10,我们通过获得代表 AMSCSA 中特定解剖结构的 TPS 和 LPS 的高质量放射线图像,证明了骨组织复制的保真度和准确性,这些图像具有成为外科解剖学补充教育工具的巨大潜力。

因此,本研究的 TPS 和 LPS 的 AMSCSA 具有作为临床环境中重要的培训和教学工具的学术价值,此外还用于支持理解医学图像及其诊断解释的研究。巴金等人。11。

从这个意义上说,创建这些类型的特定解剖脊柱模型是成功外科手术的第一步,通过模仿技术并为需要高质量事先培训的学生或专家外科医生做好准备,实现如图所示的逼真的视觉和触觉模拟12。

因此,成功进行深部外科手术的最佳技能需要彻底和充分的培训,旨在掌握该技术并降低手术室患者的风险。因此,拥有 AMSCSA 可以改善手术准备和培训,提高深部手术的精度和效率,并最大限度地降低患者的风险13。

根据我们的文献研究,我们没有发现任何在解剖模型中复制 DL 的研究,但有研究开发了用于在实验室周围的 DL 中放置螺钉的特定钻孔指南,以及证明其改善和改善 DL 潜力的仪器。准确地简化手术步骤、减少时间并降低成本,以及我们的 AMSCSA14。

以HL为例15,他们开发了一种针对患者的钻孔导向器,该导向器也使用 3D 打印来评估其准确性和安全性。他们发现两组具有不同先前经验的外科医生在放置螺钉时没有显着差异,因此得出结论,特定的 3D 打印导板具有积极的评价,因此可以作为培训和手术准备的替代方案,与特定的复制品一起使用程序的完善,进一步完善了前期的准备工作。

从 AMSCSA 获得的 TPS 和 LPS 放射线图像的高保真度以及相似结构的可视化与 Varallo等人获得的结果一致。16,他们使用相同的 FDM 3D 打印技术制作乳房模型,但使用不同类型的灯丝,在数字乳房 X 线摄影和乳房 CT 研究中的放射线曝光中显示出逼真的纹理。

3D打印和医学成像研究的结合产生了强大的诊断工具和专门的医疗培训,对许多医学领域产生了重大影响,创建了有助于复杂手术的解剖模型,并主要教授精细的手术17 号,因此对 AMSCSA 进行放射学研究并证实所提出的手术方法的保真度非常重要。

然而,在外科培训领域,外科医生所需的灵活性是通过在手术室本身获得的经验来实现的。从这个意义上说,不同培训项目中学生接触复杂病例和病理的情况差异很大18。因此,有必要为学生提供诸如TPS和LPS的AMSCSA等工具,供学生进行前期接触和针对性训练。

在此背景下,3D打印技术在骨科领域的运用成为现实。外科医生预计其应用在未来几年将呈指数级增长。这些正在迅速扩大,为外科医生本身和患者带来越来越多的好处。如今它的主要用途是教育、骨科、手术规划、特定导板的创建和 3D 打印植入物。因此,所有骨科医生了解这项技术非常重要19。

本研究中通过 3D 打印技术创建的 PTC 和 LPS 的 AMSCSA 在解剖学上是准确的。正如 McMenamin 等人指出的那样,它有可能帮助住院医生的教学过程并支持脊柱神经外科的手术计划。20。

如上所述21,脊柱截骨术仍然是一种危险的技术,可能会导致受伤,并且需要事先进行培训。因此,TPS 和 LPS 的 AMSCSA 是创新的有用工具,可以让学生了解最常见的脊髓减压手术技术。

最后,TPS 和 LPS 的 AMSCSA 的有用性基于以下事实:神经外科最活跃的领域是脊柱疾病,以及当今讨论使用 3D 打印技术的神经外科疾病模型的使用和应用的无数研究的发展22。

结论
TPS 和 LPS 的 AMSCSA 开发的 DL 和 HL 复制品设法代表了专业书目的技术建议。它们以及它们各自的射线照相图像是完全可见和可区分的,这些图像具有一定的放射学特性,可以进行深入、详细和差异化的放射学研究。因此,这些模型对于神经外科培训非常有用,可以补充准备和专业培训。

发布日期:2024-04-07